Question

某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示．在磁極與圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向，匝數(shù)為N的矩形線(xiàn)圈．abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.線(xiàn)圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩條邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直，線(xiàn)圈的總電阻為r，外接電阻為R.求：

(1)線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E_m；
(2)線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí)，bc邊所受安培力的大小F；
(3)外接電阻上電流的有效值I.

Answer 1

(1)E_m＝2NBl²ω　(2)  (3)

試題分析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v＝ω，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E_m＝4NBlv，解得E_m＝2NBl²ω.
(2)電流，安培力F＝2NBI_ml，解得.
(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間t＝T，R上消耗的電能W＝Rt，且W＝I²RT
解得.
點(diǎn)評(píng)：本題研究交變電流的產(chǎn)生，實(shí)質(zhì)上是電磁感應(yīng)知識(shí)的具體應(yīng)用，是右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力等知識(shí)的綜合應(yīng)用．